Ciężarówki i autobusy z ogniwami paliwowymi nadal się pojawiają, a one wciąż potrzebują więcej zielonego wodoru

Wsparcie działalności CleanTechnica można zapewnić poprzez subskrypcję na Substacku, Patreonie lub Stripe. Pomóż nam tworzyć wysokiej jakości, oryginalne treści, które publikujemy co tydzień, pomimo wyzwań stawianych przez sztuczną inteligencję do pozyskiwania treści, antyspołeczne media, inflację i inne przeszkody.

Biorąc pod uwagę ciągłe ulepszenia w bateriach do pojazdów elektrycznych, dziwi fakt, że niektórzy uczestnicy rynku związanego z zerowymi emisjami wciąż faworyzują elektryfikację pojazdów za pomocą ogniw paliwowych na wodór. No cóż, tak robią, a dopóki to kontynuują, dają kolejny powód, dla którego zielony wodór powinien wypierać paliwa kopalne z globalnego łańcucha dostaw wodoru.

Droga z biomasy do zielonego wodoru

Panująca obecnie zgoda co do zielonego wodoru polega na tym, że zastosowania o niskim stopniu specyfikacji — w tym samochody osobowe i systemy ogrzewania domowego — stanowią marnotrawstwo zasobów. Mimo to rola wodoru we współczesnych gospodarkach uprzemysłowionych wykracza poza sektory transportu i budownictwa. Rafinacja, wytwarzanie stali, produkcja nawozów oraz przemysł chemiczny to przykłady zastosowań na skalę przemysłową, w których bardziej zrównoważone źródła wodoru mogłyby — i powinny — zastąpić konwencjonalny wodór pochodzący z gazu ziemnego oraz, w mniejszym stopniu, z węgla.

Elektroliza przyciąga większość funduszy z sektora prywatnego i publicznego przeznaczanych na tak zwany zielony wodór, który polega na wykorzystaniu energii odnawialnej do wytwarzania gazu wodoru z wody. Chociaż wysokie koszty utrudniają upowszechnienie elektrolizy wody, sytuacja się poprawia dzięki działaniom innowatorów dążących do obniżenia kosztów elektrolizatorów.

Nowe możliwości masowego wykorzystania energii odnawialnej również przyczyniają się do rozwoju elektrolizy wody. Ponadto startupy koncentrują się na niszowych zastosowaniach, gdzie kluczowym czynnikiem jest dostępność paliwa, a nie jego cena (więcej informacji na temat zielonego wodoru znajdziesz tutaj).

Inne drogi do produkcji zielonego wodoru przyciągają mniej uwagi, a mianowicie konwersja biomasy na wodór oraz przetwarzanie odpadów plastikowych na wodór. Mimo to w tych obszarach również trwa aktywność badawcza.

Na przykład w dziedzinie biomasy, w zeszłym październiku zespół badawczy z Uniwersytetu Yale opisał korzyści klimatyczne wynikające z wykorzystania Bio-H2 jako uzupełnienia do elektrolizy wody, wskazując na niedobór słodkiej wody jako jeden z czynników ograniczających poleganie wyłącznie na elektrolizatorach.

Rozwiązanie z wodorostami

Innowatorzy w dziedzinie przekształcania biomasy w wodór biorą pod uwagę odpady rolnicze i leśne, a także odpady spożywcze i ścieki komunalne; rolę odgrywają również odpady zwierzęce i inne produkty uboczne pochodzące od zwierząt.

Jedną z dziedzin, które pozostały w dużej mierze niewykorzystane, jest potencjał wodorostów do dostarczania ekonomicznego źródła zielonego wodoru, ponieważ badacze napotykają trudności z powodu zawartości soli w wodorostach rosnących w morzu.

Zespół międzynarodowy z Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku oraz Uniwersytetu Kobiet Ewha w Korei postanowił zająć się tym problemem. Ich badanie, opublikowane w czasopiśmie Nature, koncentruje się na przekształcaniu brązowych alg morskich w procesie neutralnym pod względem emisji dwutlenku węgla, przy czym możliwość uzyskania efektu ujemnego pod względem emisji CO2 wynika z potencjału zatrzymywania produktów ubocznych w postaci węglanów.

Argumentując za biomasaą uzyskiwaną z alg morskich, zespół wskazuje, że szybkość ich zatrzymywania dwutlenku węgla znacznie przewyższa szybkość zatrzymywania go przez inną biomasę pochodzącą z lądu – o siedem razy większą. Inne zalety to szybkość wzrostu umożliwiająca zbieranie plonów nawet sześć razy w roku bez konieczności stosowania nawozów, a także możliwość uprawy na terenach niebędących ziemią rolną.

Naukowcy poddali swoje algi specjalnie dostosowanemu alkalicznemu tratowaniu termicznemu (ATT), co zostało tu opisane z niezwykłą szczegółowością. „Wyniki pokazują, że technologia ATT może wytwarzać więcej H2 niż połączony proces gazifikacji i reakcji przesunięcia wodorowo-gazowego”, konkluduje zespół, by ułatwić zrozumienie laikom.

Rozwiązanie problemu odpadów plastikowych

Odpady plastikowe to kolejna kwestia, która od czasu do czasu pojawia się w literaturze na temat zielonego wodoru, choć stanowią raczej narzędzie do zarządzania odpadami pochodzenia kopalnego niż rozwiązanie oparte na zasobach odnawialnych.

Jednym z najnowszych wkładów jest praca zespołu składającego się z kilku uniwersytetów w Korei, w którym brał udział również Uniwersytet Kalifornijski. Ich badanie, opublikowane 6 lipca w PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), argumentuje za użyciem ATT jako skutecznej alternatywy w recyklingu plastiku, która pozwala uzyskać wodór o wysokiej czystości.

„Tradycyjne metody zarządzania odpadami nie tylko nie są w stanie skutecznie poradzić sobie z kryzysem odpadów plastikowych, ale także przyczyniają się do wtórnego zanieczyszczenia środowiska, w tym uwalniania mikroplastiku, drobnych cząstek, SOx, NOx, dioxyn i CO2” – dodają na wszelki wypadek.

Chociaż biomasa i odpady plastikowe jeszcze nie trafiły na rynek masowy, argumenty za elektrolizą wody stają się coraz silniejsze z każdym dniem, gdy prezydent USA Donald Trump nie potrafi powstrzymać, a tym bardziej odwrócić szkody wyrządzone globalnym rynkom paliwowym w wyniku jego wojny w Iranie. Projekt Ornuba w Hiszpanii jest jednym z przykładów pokazujących, jak zastosowania przemysłowe – w tym przypadku zielona amonia – wspierają przedsięwzięcia związane z zielonym wodorem, które czerpią z lokalnych zasobów i są chronione przed niestabilnością geopolityki Trumpa.

Sytuacje zastosowania w transporcie również są rozważane, choć zaangażowane strony są znacznie ostrożniejsze niż w latach ubiegłych. Obecnie nacisk kładzie się na konkretne przypadki użycia, w których połączenie polityki publicznej oraz braku – zarówno postrzeganego, jak i rzeczywistego – porównywalnych alternatyw na bazie baterii stwarza możliwości.

Na przykład w Hiszpanii Bosch dostarczył swoje moduły z ogniwami paliwowymi do testowania autobusu producenta Irizar, skupiając się na dłuższych trasach w Madrycie. Według Boscha autobus ten może przejechać ponad 1000 kilometrów przed koniecznością uzupełnienia paliwa, co trwa około 10–15 minut. Bosch proponuje również bardziej potężny system dla ciężkich autobusów turystycznych i ciężarówek.

Bosch również bierze udział w rozwoju tej technologii w Niemczech, gdzie firma MAN niedawno rozpoczęła testy drogowe ciężarówek elektrycznych wykorzystujących zarówno ogniwa paliwowe, jak i baterie, dążąc do zasięgu 450–500 kilometrów. MAN należy do tych, którzy są ostrożni w kwestii ogniw paliwowych. Firma spodziewa się, że pojazdy elektryczne na baterie będą dominować w sektorze transportu towarów drogowych, pozostawiając jednocześnie pewne miejsce dla transportu opartego na wodorowych ogniwach paliwowych. „Technologie wodorowe… mogą odgrywać ważną rolę uzupełniającą w określonych zastosowaniach – na przykład na bardzo długich trasach transportowych lub w regionach z niewystarczającą infrastrukturą do ładowania”, podkreśla MAN.

Ballard to kolejny gracz aktywny w Niemczech. W zeszłym marcu firma poinformowała, że jej technologia napędza 410 z około 500 autobusów na ogniwa paliwowe eksploatowanych w tym kraju.

Tymczasem w USA

Tutaj, w Stanach Zjednoczonych, niektórzy zaangażowani w technologię komórek paliwowych nie czekają, aż farba wyschnie. Bosch ponownie pojawia się poprzez swoją spółkę Bosch RexRoth, która dostarcza zaawansowany system pompowania do nadchodzącej stacji tankowania wodoru w Kalifornii. Obiekt ten jest realizowany na zlecenie SamTrans, obszaru transportu hrabstwa San Mateo. Określana jako największa stacja tego typu, będzie mogła obsłużyć nawet 175 autobusów na komórkach paliwowych. „System Bosch Rexroth może dostarczać aż 1 200 kg/h wodoru, co umożliwi obsługę jeszcze większej liczby autobusów”, dodaje Bosch.

W hrabstwie Orange firma Clean Energy Fuels Corp. otrzymała kontrakt w wysokości 27,5 miliona dolarów od OCTA, organu ds. transportu w hrabstwie Orange, na budowę stacji tankowania wodorem przy dworcu autobusowym Garden Grove. „OCTA obecnie ma w eksploatacji 10 autobusów na paliwa ogniwowe wodorowe i planuje dodać kolejne 40 do czasu ukończenia budowy tej stacji” – informuje CEFC.

Ani jedna z tych instalacji nie przyniesie większej ulgi indywidualnym operatorom pojazdów na paliwa ogniwowe w Kalifornii, którzy cierpią z powodu braku dostępnych stacji tankowania wodorem, ale to zupełnie inny problem. Bądźcie uważni na amerykańską firmę Hyroad Energy, która właśnie otworzyła nową stację tankowania wodorem dla flot ciężarowych w Santa Fe Springs.